太空人在太空中「失重」的原因是什麼?

2020-11-23 騰訊網

你可能看過這樣的圖片，太空人們漂浮在太空、太空梭、國際空間站。看似很輕鬆，又神奇，但其實不是這樣。太空人在失重狀態下看似很滑稽，但其實很痛苦。最初會感覺噁心、頭暈或失去方向感。導致太空人骨質損失外，還會導致太空人肌肉鬆弛，免疫力下降和衰老，引發多種空間運動病。所以不是人人都能當太空人，需要個人的身體素質非常好。如果長期在太空中航行或生存，對於人類說還是很困難，需要科學技術的不斷發展來支持，慢慢步入宇宙開發的時代！~

太空人穿著太空衣

什麼是失重？

失重，是指物體失去了重力場的作用，當物體處於失重狀態時物體除了自身重力外，不會受到任何外界重力場影響。所謂重力，是物體所受地球的引力的一個分力（大小几乎等於引力）。引力的大小與質量成正比，與距離的平方成反比。就質量一定的天體來說，物體離它越遠，所受它的引力越小，即重力越小，在足夠遠的距離上，它的引力可以忽略不計。

但宇宙中不只一個天體，眾多天體的引力會形成一個引力場。因此，太空不會是失重環境。當然，就局部地區來說，如在地月系統中，只考慮地球與月球的引力，在地球與月球之間的某些點上，地球與月球的引力相互抵消，重力為零。在日地之間也有引力平衡點。繞地球飛行的載人飛船，離地面一般只有幾百千米，那裡的太空當然不會是零重力環境，即使在36000千米高空繞地球飛行的太空飛行器，其周圍太空也不會是零重力，而只能是輕重力，即重力比地球表面上小（幾乎可以忽略不計）。 利用飛機作拋物線飛行或利用自由落體原理設計的失重塔只能提供短暫的失重感。太空飛行器在環繞地球運行或在行星際空間航行中處於持續的失重狀態。在環繞地球運行的軌道上，實際上只有太空飛行器的質心處於零重力，其他部分由於它們的向心力與地球引力不完全相等而獲得相對於質心的微加速度，這稱為微重力狀態。

假想圖太空人在太空中

太空飛行器上軌道控制推進器點火、航天員的運動、電機的轉動以及微小的氣動阻力等都會使太空飛行器產生微加速度。因此，太空飛行器所處的失重狀態嚴格說是微重力狀態。太空飛行器旋轉會破壞這種狀態。在失重狀態下，人體和其他物體受到很小的力就能飄浮起來。長期失重會使人產生失重生理效應。失重對太空飛行器上與流體流動有關的設備有很大影響。利用航天失重條件能進行某些在地面上難以實現或不可能實現的科學研究和材料加工，例如生長高純度大單晶，製造超純度金屬和超導合金以及製取特殊生物藥品等。失重為在太空組裝結構龐大的太空飛行器提供了有利條件。

假想圖

解決失重的辦法

當然，根本性的解決失重的辦法是設法建立一個類似於有重力的特殊環境。對此我們設想可以利用離心力：讓人生活在一個轉動的輪子裡，輪壁對人的支持力，形成向心力。而人對輪子就有壓力。這樣與地球上的重力相似。只要選取合適的輪子半徑和轉速，就可產生類似重力的力了。人生活在這樣的環境中會不會覺得頭暈呢？這是可能的，因為：人具有高度，這樣頭和腳的轉動半徑就會不一樣，因而受到的向心力就會不同，這可能會引起生理上的不適，導致頭暈等感覺。但這個問題是完全可以解決的，我們分析：要減少這種感覺，就要減少頭與腳的向心加速度的差距。

最後隨著航天技術的發展，人們對失重的研究，慢慢成熟，想像一下人類可以製造與消除重力，可以做到些什麼？歡迎大家評論。謝謝大家閱覽，喜歡的關注加收藏一波！我是星空葉百科！

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